Pensiero Computazionale

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LEZIONE 3: PENSIERO COMPUTAZIONALE
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LEZIONE:
Pensiero
Computazionale
Tempo della lezione: 45-60 Minuti. - Tempo di preparazione: 15 Minuti.
Obiettivo Principale: Introdurre il modello del “Pensiero Computazionale”
come metodo per la risoluzione dei problemi che aiuta a riformularli in
modo da poterli risolvere efficientemente in modo automatico.
SOMMARIO:
Usando solo carta e pennarelli, gli studenti
impareranno le quattro fasi fondamentali
del “pensiero computazionale”.
Dopo una breve introduzione gli studenti
vengono divisi in gruppi nei quali devono
creare istruzioni affinché altri studenti
disegnino uno specifico mostro (da un
catalogo di mostri predefiniti).
L’intero compito va decomposto (cioè
scomposto in sotto-compiti più semplici):
a questo scopo i gruppi devono analizzare
tutti i mostri nel catalogo per trovare
schemi ricorrenti, individuare i diversi
dettagli degli specifici mostri, poi usare
queste informazioni per creare un algoritmo
(cioè, una sequenza di istruzioni) affinché un
altro gruppo possa disegnare uno specifico
mostro.
Ogni gruppo poi scambierà il proprio
algoritmo con quello di un altro gruppo e
disegnerà il mostro seguendo le istruzioni
dell’algoritmo ricevuto.
Il disegno che ottengono è ciò che il gruppo
che ha scritto l’algoritmo intendeva?
OBIETTIVI:
Gli studenti:
•Imparano le quattro fasi del pensiero
computazionale
•Lavorano in gruppo per risolvere problemi
complessi
MATERIALI:
•Catalogo dei mostri (1 per gruppo)
•Fogli bianchi (3 per persona)
•Pennarelli, penne o matite (1 pacco per gruppo)
•Forbici
PREPARAZIONE:
Stampa le immagini dei mostri per ogni gruppo.
Le teste dei mostri dovrebbero essere
stampate su carta tradizionale, e le “parti”
dei mostri su carta trasparente. In
alternativa, le parti dei mostri si possono
disegnare a mano su carta trasparente,
disegnando anche le guide di riferimento,
oppure possono essere stampate su carta
tradizionale e poi ritagliate.
Fornisci ad ogni gruppo le immagini dei
mostri, le forbici ed i pennarelli.
Scrivi le parole del vocabolario sulla lavagna
oppure proiettale.
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LEZIONE 3: PENSIERO COMPUTAZIONALE
VOCABOLARIO:
Pensiero computazionale — Approccio alla
risoluzione dei problemi che aiuta a
riformularli in modo da poterli risolvere
efficientemente in modo automatico.
Astrazione — Rimozione dei dettagli da una
soluzione in modo che possa funzionare per
molti problemi diversi.
Decomporre — Suddividere un problema
difficile in problemi più piccoli e più semplici
Schema — Struttura risolutiva regolare
ripetuta più volte.
Programma — Sequenza di istruzioni in un
formato eseguibile da un calcolatore.
Algoritmo — Una serie di passi che descrivono
come portare a termine un compito.
Il Pensiero
Computazionale
aiuta a risolvere
problemi difficili.
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LEZIONE 3: PENSIERO COMPUTAZIONALE
RIPASSO:
Questa sezione di ripasso ha lo scopo di far ripensare alla precedente lezione. Se stai
svolgendo le attività in un ordine diverso, sostituiscila con il ripasso degli argomenti svolti.
Le domande che seguono suppongono che questa sia la lezione 3 del percorso completo
(interattivo + senza rete).
Domande per la discussione di classe:
•Che cosa vuol dire “ripetere” un “blocco” di codice?
•Quando è possibile utilizzare un blocco “se”?
Domande per la discussione tra compagni di banco:
•Riuscite a pensare ad un motivo per utilizzare un blocco “se/altrimenti” piuttosto che solo il
blocco “se”?
INTRODUCI:
Oggi la nostra classe diventerà un insieme di squadre di informatici di prima categoria.
Affronteremo tutti una sfida pratica con lo scopo di progettare un “algoritmo” che possa
essere utilizzato per “programmare” la nostra soluzione.
Ecco una breve sintesi della vostra missione (se deciderete di accettare la sfida):
Siamo stati scelti per fornire aiuto nell’identificare alcuni mostri del pianeta Zuron. Abbiamo
bisogno di descrivere queste creature basandoci sulle osservazioni di alcuni testimoni oculari.
Ci sono vari mostri da descrivere e ciò potrebbe sembrare difficile, ma vi fornirò degli
strumenti che vi saranno di aiuto.
Per riuscire a completare questa missione, ci eserciteremo su una tecnica chiamata
“pensiero computazionale”. Il pensiero computazionale utilizza quattro fasi per aiutarci a
risolvere molti tipi di problemi diversi.
Gli informatici si trovano spesso a dover progettare soluzioni per cose che altre persone
hanno solo sognato - cose che non sono mai state create prima.
Affrontare un problema che non è mai stato risolto può fare paura, ma con questi semplici
strumenti, tutto diventa possibile.
Fase 1) Decomporre — Qui non si parla solo di mostri. Stiamo parlando, piuttosto, di
suddividere problemi grandi e difficili in qualcosa di molto più semplice. Spesso i grossi
problemi altro non sono che tanti piccoli problemi messi insieme.
Fase 2) Schemi — A volte, quando un problema è composto da tanti piccoli pezzetti,
noterete che questi pezzetti hanno qualcosa in comune. Se non ce l’hanno, potrebbero
comunque avere delle forti somiglianze con i pezzi di un altro problema che è già stato
risolto in precedenza. Se riuscite ad trovare queste regolarità, individuare i singoli pezzetti
diventerà molto più semplice.
Fase 3) Astrazione — Dopo aver individuato uno schema, è possibile astrarre (ignorare) dai
dettagli che differenziano le varie cose ed utilizzare delle tecniche generali per trovare
soluzioni che funzionano per più di un problema.
Fase 4) Algoritmi — Quando la soluzione è pronta, è possibile scriverla in modo che possa
essere eseguita passo per passo. Ciò rende più facile riuscire ad ottenere i risultati attesi
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LEZIONE 3: PENSIERO COMPUTAZIONALE
ATTIVITÀ: DISEGNARE UN MOSTRO
Ogni gruppo riceve un Catalogo dei Mostri. Ogni mostro deve essere descritto sulla base
delle informazioni presenti nel Catalogo. Per iniziare, gli studenti osserveranno i mostri del
Catalogo per cercare le cose che hanno in comune, quindi astrarranno dalle differenze per
creare una lista di istruzioni che chiunque possa utilizzare per ricreare uno dei mostri del
Catalogo... senza sapere in anticipo di quale mostro si tratta.
Riuscire a far disegnare a qualcuno questi mostri senza che li abbia visti può essere molto
impegnativo. Se si guarda all’intero compito, si potrebbe anche pensare che sia impossibile.
Questo rende il nostro progetto perfetto per introdurre il pensiero computazionale.
1) Decomporre - Che cosa bisogna fare per far disegnare un mostro?
Il primo passo è quello di decomporlo nelle sue caratteristiche di base. Dividiamo quindi il
compito di disegnare il mostro in compiti più piccoli, ognuno di essi sembrerà un po’ più
semplice se considerato singolarmente. Può essere utile svolgere questa parte tutti
insieme in modo che ogni studente si trovi allo stesso punto.
Suggerimenti:
• Ordinate i mostri a seconda della forma della testa
• Cercate somiglianze tra questi mostri.
• Create una lista delle caratteristiche da identificare
2) Schemi - Che cosa hanno in comune questi mostri?
C’è qualcosa che hanno tutti i mostri? Quali somiglianze ci sono tra i mostri dei vari gruppi?
Suggerimenti:
• Tutti i mostri hanno una testa
• Lo “Schifoso Smorfioso” ha molte caratteristiche “Smorfiose”
3) Astrazione - Quali sono le differenze? Ignoratele.
Un mostro potrebbe avere degli occhi di tipo “Bizzarro”, mentre un altro potrebbe avere
degli occhi di tipo “Spiritato”, ma entrambi hanno gli occhi. Ciò significa che possiamo
scrivere “Questo mostro ha gli occhi
” e possiamo successivamente specificare
il tipo degli occhi, a seconda del tipo di mostro che vogliamo disegnare.
Suggerimenti:
Scrivete una lista di tutte le differenti caratteristiche di un mostro senza fornire gli
specifici dettagli. Ad esempio:
• Il mostro ha una testa
.
• Il mostro ha degli occhi
.
• Il mostro ha delle orecchie
.
Assicuratevi di aver elencato tutte le caratteristiche.
4) Algoritmo - Com’è possibile mettere tutto insieme in una serie di istruzioni che i tuoi
compagni possano seguire?
Adesso ogni gruppo dovrebbe elencare le proprie istruzioni in una lista che gli altri
gruppi possano utilizzare per ricreare il mostro.
Suggerimenti:
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LEZIONE 3: PENSIERO COMPUTAZIONALE
Create una lista di istruzioni, completa con gli specifici dettagli di ogni caratteristica, in
modo che un compagno, seguendola, possa disegnare il mostro completo. Ad esempio:
• Disegna degli occhi “Smorfiosi”
• Disegna un naso “Bizzarro”
• Disegna delle orecchie “Fantasmatiche” (*)
Assicuratevi che la lista di istruzioni contenga tutto quello che serve per disegnare
completamente un mostro.
(*) ”Fantasmatica” significa che il mostro non ha quella caratteristica.
Gli studenti dovrebbero prima provare i loro algoritmi per vedere se fanno disegnare la
figura corretta. Poi, fai scambiare gli algoritmi ai gruppi, e fai disegnare il mostro basandosi
sull’algoritmo ricevuto (senza guardare la figura). Hanno creato il mostro giusto? Gli studenti
possono giocare in questa maniera più volte: una volta esaurito il Catalogo dei Mostri
possono crearne di nuovi.
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LEZIONE 3: PENSIERO COMPUTAZIONALE
ADATTAMENTI:
Per studenti di prima e seconda elementare: Prova a svolgere gli esercizi con tutta la classe
invece che in piccoli gruppi. Usare delle trasparenze con le caratteristiche stampate (occhi,
orecchie, naso) renderà il tutto molto più gestibile.
Per studenti di terza, quarta e quinta elementare: Aiuta gli studenti quando è necessario
suddividere il problema ed astrarre dai dettagli. Potrebbe essere necessario svolgere un
esempio con loro.
Per studenti delle scuole medie: Lascia gli studenti sforzarsi un po’ prima di dar loro dei
suggerimenti. Lasciali sbagliare qualche volta in modo che i fallimenti possano fornire le
informazioni di cui hanno bisogno per migliorare.
Questa fascia di età gradirà maggiormente l’attività se disegneranno le caratteristiche
piuttosto che sovrapporle con i lucidi.
FASI:
1)Identifica un problema.
2)Dividi il problema in pezzi più piccoli.
3)Astrai dai dettagli per identificare degli schemi comuni a vari pezzi.
4) Descrivi ognuno dei mostri con una lista di istruzioni che permettono di disegnarlo/costruirlo.
5) Prova le soluzioni per assicurarti che funzionino.
6) Scambia le istruzioni in modo che gli altri gruppi possano mettere insieme tutti i pezzi e
realizzare un’opera d’arte!
REGOLE:
Queste sono le regole per dare un nome ai Mostri.
1)A pag. 9 del Catalogo dei Mostri sono elencate le classi di ognuna delle caratteristiche (testa,
occhi, …).
2)Se al mostro manca una caratteristica, la classe di quella caratteristica è “Fantasmatica”
3)Il tipo della testa determina la prima metà del nome di un mostro.
4)La seconda metà del nome è determinata dalla classe che compare nella maggioranza
delle altre caratteristiche (confronta il nome dei mostri del Catalogo dei Mostri).
5)Se la regola precedente non permette di assegnare univocamente la seconda metà del
nome (ad esempio, Occhi e Naso sono della classe “Schifoso” mentre Orecchie e Bocca
sono della classe “Allegro”), dai un nome al mostro basandoti sulla classe degli occhi
(cioè “Schifoso”).
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Manuale dei Mostri
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LEZIONE 3: PENSIERO COMPUTAZIONALE
Catalogo dei Mostri
Questo è lo “Schifoso Smorfioso”, così chiamato a
causa della sua testa “Schifosa” e della predominanza
di caratteristiche “Smorfiose”.
Schifoso Smorfioso
Questo è l’”Orribile Bizzarro”. Nota che la forma
della testa è “Orribile” e la predominanza di
caratteristiche “Bizzarre”.
Orribile Bizzarro
Questo è un mostro della famiglia “Allegro
Spiritato”. La testa ha una forma di tipo “Allegro”
mentre le caratteristiche facciali sono della
categoria “Spiritato”.
Allegro Spiritato
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Testa
Schifosa
Orribile
Allegra
Smorfiosi
Bizzarri
Spiritati
Smorfiose
Bizzarre
Spiritate
Smorfioso
Bizzarro
Spiritato
Smorfiosa
Bizzarra
Spiritata
Occhi
Orecchie
Naso
Bocca
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